[发明专利]一种基于WSN的道路车辆三维无源被动定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于WSN的道路车辆三维无源被动定位方法及系统，首先在道路两侧部署无线传感器节点拓扑网络；再对所部署的无线传感器节点拓扑网络建立三维空间模型：建立与无线传感器节点拓扑网络一致的三维空间模型，并对其监测区域划分等距离的网格；然后接收节点接收到的信号强度值；消除噪声的影响：利用核函数的方法消除噪声的影响；将有效的衰减链路对应画在所建立的三维空间模型中，得到特征图；最后生成车辆定位结果三维热图：将所有的有效衰减链路的特征图进行叠加拟合，生成车辆的定位结果热图；本发明可对在监测区内的车辆进行三维无线定位。

技术领域

本发明属于目标的三维定位领域，特别是一种基于WSN的道路车辆三维无源被动定位方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，位置信息在人类生产活动中扮演着极其重要的角色，在智能家居、目标导航、移动商务以及军事战争等领域对位置信息的需求日益增长，使得定位技术有着巨大的发展潜力和广阔的应用前景。近年来研究人员探索了应用于目标的定位和活动感知的不同方法，如蓝牙技术定位、红外技术定位、计算机视觉定位、Wi-Fi定位等，然而，这些定位技术存在需目标协作(佩戴标识卡)、受墙体或天气等环境因素干扰大、定位设备结构复杂成本较高等问题，使得上述定位技术的应用受到很大的限制。因此，探索出一种无需目标协作、低成本、低功耗且不受环境等各种因素影响的定位方法，成为了未来定位技术的迫切发展需求和研究热点。

当前，基于无线传感器网络(WSN)发展的无源被动定位技术(Device FreeLocalization,DFL)为目标检测、定位和跟踪提供了一种新方法。DFL定位技术无需被测目标携带任何电子标签，只需在监测区域周围部署无线传感器节点，即可完成对该区域目标的定位和追踪。与其他定位技术相比，DFL定位技术具有低功耗、低成本、无需目标携带任何设备、不受光线和温度以及烟雾雨雪等因素的影响、自组织性强等优势，使其在目标定位领域具有巨大的应用和研究价值。但现有的DFL定位技术仍存在一些问题：(1)定位方法多基于无线传感器节点网络二维环绕部署的二维平面进行，在目标的三维定位领域尚无比较成熟的定位方法；(2)相关定位算法、权重模型多针对二维网络拓扑下人体的定位，鲜有涉及无线传感器三维拓扑网络下的大体积目标的三维定位方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于WSN的道路车辆三维无源被动定位方法及系统，对在监测区内的车辆进行三维无线定位且受环境影响小的定位方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于WSN的道路车辆三维无源被动定位方法，包括以下步骤：

步骤1、在道路两侧部署无线传感器节点拓扑网络：在道路两侧对称的布置多个传

感器节点；每侧布置多组，组成通信网络；放置一个接收节点用以接收通信网络的通信数据；

步骤2、对所部署的无线传感器节点拓扑网络建立的三维空间模型：建立与无线传感器节点拓扑网络一致的三维空间模型，并对无线传感器节点网络监测区域划分等距离的网格；

步骤3、接收节点接收到的RSS值，消除噪声的影响：利用核函数的方法消除噪声的影响；

步骤4、将有效的衰减链路对应画在所建立的三维空间模型中，得到特征图：对节点间的各通信链路根据每条链路的信息熵来划分该链路的权重，然后将链路权重划分体现在所建立的网格上，再对各个小网格依据它们的位置关系得到像素间的相关系数，并做协方差处理，生成像素特征图；

步骤5、生成车辆定位结果三维热图：将所有的有效衰减链路的特征图进行叠加拟合，生成车辆的定位结果热图。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：